Implante cerebral registra señales neuronales y administra medicación precisa

Las enfermedades neurológicas, como la epilepsia, implican interacciones complejas en múltiples capas del cerebro; sin embargo, los implantes actuales suelen estimular o registrar la actividad desde un solo punto. La mayoría de los electrodos cerebrales existentes están fabricados con materiales rígidos que pueden irritar el tejido y desencadenar respuestas inflamatorias con el tiempo.

Las fibras ópticas convencionales también limitan la estimulación y la medición a su extremo distal, lo que restringe el acceso a regiones cerebrales más profundas e interconectadas. Ahora, un nuevo implante cerebral, delgado como una aguja, integra múltiples funciones a lo largo de su longitud, lo que permite el registro de señales neuronales y la administración precisa de fármacos en diferentes áreas cerebrales con menor daño tisular.

El implante, conocido como Axialtrode microfluídico (mAxialtrode), fue construido por investigadores de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU, Lyngby, Dinamarca), junto con colaboradores, utilizando fibras ópticas flexibles similares al plástico y está diseñado para moverse con el tejido cerebral en lugar de cortarlo. La fibra se fabrica calentando y estirando una varilla de polímero hasta formar una hebra delgada, similar a la producción de finos hilos de azúcar, pero con alta precisión. Contiene un núcleo central conductor de luz rodeado de ocho canales microscópicos que transportan fluidos y albergan cables metálicos ultrafinos para registros eléctricos.

El diseño de la punta angulada minimiza el daño por inserción y permite interfaces funcionales distribuidas a lo largo del implante. Los investigadores validaron la tecnología tanto en laboratorio como in vivo en ratones. El implante se conectó a fuentes de luz, sistemas de registro eléctrico y microbombas para la administración de fluidos. Los experimentos demostraron que el dispositivo podía estimular neuronas con luz azul y roja, registrar la actividad eléctrica de capas superficiales y profundas, como la corteza cerebral y el hipocampo, e inyectar sustancias a profundidades de hasta tres milímetros.

Todas las funciones se lograron utilizando una sola fibra ligera sin molestias visibles para los animales. Los hallazgos, publicados en Advanced Science, demuestran que el mAxialtrode puede integrar estimulación, registro y administración dirigida en una plataforma mínimamente invasiva. La tecnología se diseñó inicialmente para la investigación fundamental del cerebro, permitiendo a los científicos estudiar mejor la transmisión de señales a través de las capas involucradas en la epilepsia, la memoria y la toma de decisiones.

Al superar las limitaciones de la estimulación puntual, ofrece una comprensión más completa de la dinámica de los circuitos neuronales. A largo plazo, el implante podría ser compatible con aplicaciones clínicas como la administración dirigida de fármacos combinada con estimulación eléctrica o lumínica para trastornos neurológicos. Los investigadores están actualmente buscando la protección de patentes y explorando vías para un mayor desarrollo, la validación de la seguridad y posibles ensayos clínicos.

Enlaces relacionados:
DTU